FR2682491A1

FR2682491A1 - FOLDABLE OPTICAL APPARATUS.

Info

Publication number: FR2682491A1
Application number: FR9211828A
Authority: FR
Inventors: Netzer Yishay
Original assignee: Defence Israel
Current assignee: Defence Israel
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-06
Publication date: 1993-04-16
Also published as: JPH05296827A; GB9220743D0; GB2260422A; US5313063A; DE4234272A1; GB2260422B

Abstract

Un appareil infrarouge d'observation vers l'avant comporte un boîtier (2b), un réflecteur (40) recevant de l'énergie infrarouge à partir d'un champ de vision et un récepteur qui reçoit l'énergie infrarouge provenant du réflecteur et fournit en sortie une indication de l'image infrarouge du champ de vision. Le récepteur est scellé hermétiquement à l'intérieur du boîtier (26) et le réflecteur est disposé à l'extérieur du boîtier et est monté pliable par rapport à celui-ci de manière à prendre une première orientation lorsque l'appareil est en fonctionnement et une deuxième orientation pliable et plus compacte que la première orientation lorsque l'appareil n'est pas utilisé.An infrared forward viewing apparatus includes a housing (2b), a reflector (40) receiving infrared energy from a field of vision, and a receiver that receives infrared energy from the reflector and provides at the output an indication of the infrared image of the field of vision. The receiver is hermetically sealed inside the case (26) and the reflector is arranged outside the case and is mounted foldable with respect to it so as to take a first orientation when the device is in operation and a second foldable orientation and more compact than the first orientation when the device is not in use.

Description

ii

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne généralement un appareil pour vision de nuit et plus particulièrement un appareil The present invention generally relates to an apparatus for night vision and more particularly to an apparatus

de détection infrarouge.infrared detection.

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

Il existe une variété étendue d'appareils de détection infrarouge Un appareil infrarouge d'observation vers l'avant (désigné ci- après par FLIR), a été mis au point et est utilisé de façon extensive dans les avions ainsi que dans des véhicules au sol Compte tenu de son prix élevé, de ses dimensions, de son poids et de sa complexité, cet appareil ne convient pas pour être porté There is a Wide Variety of Infrared Detection Devices An infrared forward viewing device (hereinafter referred to as FLIR) has been developed and is used extensively in aircraft as well as in vehicles with ground Given its high price, its dimensions, its weight and its complexity, this device is not suitable for being worn

par un soldat d'infanterie.by an infantry soldier.

Le Brevet U S 4 445 140 du présent inventeur décrit un système électronique de stabilisation d'image qui est US Patent 4,445,140 of the present inventor describes an electronic image stabilization system which is

utile dans un dispositif de détection infrarouge. useful in an infrared detection device.

L'analyse ainsi que les références concernant l'état de l'art qui y sont mentionnées sont considérées comme The analysis as well as the references concerning the state of the art mentioned therein are considered to be

applicables à la présente invention. applicable to the present invention.

RESUME DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

La présente invention concerne un FLIR amélioré qui convient pour être porté et utilisé individuellement par des soldats, soit suivant une version portative manuelle, The present invention relates to an improved FLIR which is suitable for being worn and used individually by soldiers, either according to a manual portable version,

soit suivant une version montée sur trépied. either according to a version mounted on a tripod.

Suivant un mode préféré de réalisation de la présente invention, l'appareil infrarouge d'observation versio l'avant comporte un appareil réflecteur pour recevoir l'énergie infrarouge provenant d'un champ de vision et un appareil récepteur pour recevoir de l'énergie infrarouge provenant du réflecteur et pour fournir en sortie une indication d'une image infrarouge du champ de vision, dans lequel l'appareil récepteur d'énergie infrarouge est scellé hermétiquement à l'intérieur d'un boîtier, le réflecteur étant disposé à l'extérieur du boîtier et monté pliable par rapport à cette dernière de manière à assumer une première orientation lorsque l'appareil est en fonctionnement et une deuxième orientation pliée et plus compacte que la première orientation lorsque l'appareil According to a preferred embodiment of the present invention, the front versio infrared observation apparatus comprises a reflector apparatus for receiving infrared energy from a field of vision and a receiving apparatus for receiving infrared energy from the reflector and for outputting an indication of an infrared image of the field of vision, in which the infrared energy receiving apparatus is hermetically sealed inside a housing, the reflector being arranged outside of the housing and mounted foldable with respect to the latter so as to assume a first orientation when the device is in operation and a second orientation folded and more compact than the first orientation when the device

n'est pas utilisé.is not used.

Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, l'appareil récepteur comporte un appareil détecteur infrarouge et un appareil optique pour diriger l'énergie infrarouge reçue du réflecteur vers le détecteur. De préférence, l'appareil optique comporte au moins un miroir à balayage En variante, l'appareil optique peut employer un réseau étoilé de détecteurs, le miroir à According to a preferred embodiment of the invention, the receiving device comprises an infrared detector device and an optical device for directing the infrared energy received from the reflector to the detector. Preferably, the optical device comprises at least one scanning mirror. As a variant, the optical device can employ a star array of detectors, the mirror with

balayage pouvant alors être omis.scanning can then be omitted.

De préférence, l'appareil optique comporte un appareil Preferably, the optical device includes a device

de sélection des dimensions du champ de vision. for selecting the dimensions of the field of vision.

De plus, il comporte aussi de préférence un appareil de télémétrie laser qui reçoit l'énergie laser par In addition, it also preferably includes a laser telemetry device which receives laser energy by

l'intermédiaire du réflecteur.through the reflector.

L'appareil FLIR comnorte en outre denréef 6 rence une boussole. En outre, suivant un mode préféré de réalisation de la présente invention, l'appareil infrarouge d'observation vers l'avant comporte un appareil réflecteur pour la réception de l'énergie infrarouge d'un champ de vision, un appareil pour recevoir de l'énergie infrarouge provenant du réflecteur et fournir en sortie une indication d'une image infrarouge du champ de vision, un appareil de télémétrie laser qui reçoit l'énergie laser par The FLIR device also includes a 6 compass. Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the infrared forward observation apparatus comprises a reflective apparatus for receiving infrared energy from a field of vision, an apparatus for receiving infrared energy from the reflector and output an indication of an infrared image of the field of view, a laser telemetry device that receives laser energy through

l'intermédiaire du réflecteur, et une boussole. through the reflector, and a compass.

L'appareil mentionné ci-dessus comporte de plus de The above-mentioned device also has more

préférence un moyen de stabilisation de ligne de visée. preferably a line of sight stabilization means.

L'appareil suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il permet d'obtenir une ouverture relativement très grande qui est sensiblement non obscurcie, sous un volume et The apparatus according to the present invention is characterized in that it makes it possible to obtain a relatively very large opening which is substantially not obscured, under a volume and

un poids totaux relativement faibles. relatively low total weights.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La présente invention sera comprise et appréciât de façon plus complète à partir de The present invention will be understood and appreciated more fully from

la description détaillée qui va suivre faite en relation the detailed description which will follow made in relation

avec les dessins dans lesquels La Figure 1 est une représentation simplifiée de l'appareil FLIR construit et fonctionnant suivant un mode préféré de réalisation de la présente invention; les Figures 2 et 3 sont des vues latérales de l'appareil FLIR de la Figure 1, relatives à ses orientations de fonctionnement et de rangement respectives; les Figures 4 et 5 sont respectivement, des vues en coupe with the drawings in which Figure 1 is a simplified representation of the FLIR apparatus constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention; Figures 2 and 3 are side views of the FLIR device of Figure 1, relating to its respective operating and storage orientations; Figures 4 and 5 are respectively sectional views

latérale et frontale, partiellement schématiques et partielle- lateral and frontal, partially schematic and partial-

ment sous forme de blocs-diagrammes, du FLIR des Figures 1 à 3. ment in the form of block diagrams, of the FLIR of Figures 1 to 3.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE PREFERE DE REALISATION DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

Les Figures 1 à 5 représentent un FLIR construit et fonctionnant suivant un mode préféré de réalisation de la présente invention, et comportant un socle de montage 10 pouvant être monté sur tout support approprié et qui comprend un arbre 12 monté sur paliers, fixé à un disque encodeur Figures 1 to 5 show a FLIR constructed and operating according to a preferred embodiment of the present invention, and comprising a mounting base 10 which can be mounted on any suitable support and which comprises a shaft 12 mounted on bearings, fixed to a disc encoder

d'azimut 14 et à un dispositif d'entraînement de boîtier 16. azimuth 14 and to a housing drive device 16.

Le disque encodeur d'azimut 14 est associé en fonctionnement à un encodeur d'azimut 18 tel qu'un encodeur rotatif optique classique Un moteur sélecteur de position d'azimut 20 est monté sur le socle de montage 10 et est en prise en fonctionnement avec le dispositif d'entraînement 16 en vue de la rotation sélective de ce dernier par The azimuth encoder disc 14 is associated in operation with an azimuth encoder 18 such as a conventional optical rotary encoder. An azimuth position selector motor 20 is mounted on the mounting base 10 and is engaged in operation with the drive device 16 for the selective rotation of the latter by

rapport au socle 10.compared to the base 10.

Un élément support de boîtier 22, de configuration d'ensemble en U, est porté par l'arbre 12 et fixé à ce dernier en vue de sa rotation avec celui-ci ainsi qu'avec le dispositif d'entraînement 16 Un boîtier 26 hermétiquement scellé est monté en rotation sur l'élément A housing support element 22, of U-shaped configuration, is carried by the shaft 12 and fixed to the latter for its rotation with the latter as well as with the drive device 16 A hermetically sealed housing 26 sealed is rotatably mounted on the element

support de boîtier 22 au moyen d'arbres de montage 24. housing support 22 by means of mounting shafts 24.

L'orientation en élévation du boîtier 26 par rapport à l'élément support de boîtier 22 est déterminée par la manoeuvre d'un moteur sélecteur de position en élévation 28, qui est monté sur le support 22 et qui est en prise avec un dispositif d'entraînement de boîtier 30 fixé à un arbre 24 en vue de sa rotation avec celui-ci ainsi qu'avec le boîtier 26 Un encodeur de position en élévation 32 coopère avec un disque encodeur de position en élévation 34 fixé à un arbre 24 en vue de sa rotation avec celui-ci ainsi qu'avec le boîtier 26, afin de fournir en sortie une indication de l'orientation en The elevation orientation of the housing 26 relative to the housing support member 22 is determined by the operation of an elevation position selector motor 28, which is mounted on the support 22 and which is engaged with a device d housing drive 30 attached to a shaft 24 for rotation therewith as well as with the housing 26 An elevation position encoder 32 cooperates with an elevation position encoder disc 34 attached to a shaft 24 in view of its rotation therewith as well as with the housing 26, in order to provide an indication of the orientation at the output

élévation du boîtier 26.elevation of the housing 26.

Un miroir 40 est monté pivotant sur le sommet du boîtier 26 au moyen d'éléments de montage 42 Comme représenté particulièrement sur les Figures 2 et 3, le miroir 40 peut être orienté en mode de fonctionnement (Figure 2) pour recevoir une bande infrarouge et un rayonnement laser provenant d'un champ de vision et en A mirror 40 is pivotally mounted on the top of the housing 26 by means of mounting elements 42 As shown particularly in Figures 2 and 3, the mirror 40 can be oriented in operating mode (Figure 2) to receive an infrared strip and laser radiation from a field of vision and

mode replié (Figure 3) pour le rangement et le transport. folded mode (Figure 3) for storage and transport.

Le miroir 40 est prévu de préférence pour recevoir un rayonnement provenant d'un champ de vision relativement The mirror 40 is preferably designed to receive radiation from a relatively field of vision.

étroit égal par exemple à 2 degrés. narrow equal for example to 2 degrees.

Un affichage à tube à rayons cathodiques 50 associé à un oculaire 52 est aussi monté pivotant sur le boîtier 26 au moyen d'un éléments de montage pivotant 54 Les orientations du tube à rayons cathodiques 50 et de l'oculaire 52 sont respectivement en mode de fonctionnement et en mode de rangement, comme représenté sur les Figures 2 A cathode ray tube display 50 associated with an eyepiece 52 is also pivotally mounted on the housing 26 by means of a pivoting mounting element 54 The orientations of the cathode ray tube 50 and the eyepiece 52 are respectively in operating and in storage mode, as shown in Figures 2

et 3 respectivement.and 3 respectively.

Le boîtier 26 comporte une partie rabattue 60 comprenant une lentille d'objectif 62 à large champ de vision tournée vers l'avant et formée à l'avant de la partie rabattue 60 et une fenêtre d'entrée de rayonnement The housing 26 comprises a folded-back part 60 comprising an objective lens 62 with a wide field of vision turned towards the front and formed at the front of the folded-down part 60 and a radiation entry window

64 formée à la partie arrière de celle-ci. 64 formed at the rear part thereof.

Un miroir dichroïque 66 de sélection de champ de vision est disposé partiellement à l'intérieur de la partie rabattue 60 et monté pivotant Le miroir 66 est vertical en mode de fonctionnement lorsque le miroir 40 est en service et que l'on souhaite ne recevoir un rayonnement que d lu 4 i champ de vision étroit Dans son orientation verticale, le miroir 66 est agencé de manière à réfléchir un rayonnement de bande infrarouge reçu par l'intermédiaire du miroir 40 vers un assemblage 'de lentilles collimatrices 68 et de là, par l'intermédiaire d'un miroir à balayage 70 par exemple un miroir inclinable, et des détecteurs optiques 72 vers un assemblage de détecteurs infrarouges 74 comportant A dichroic mirror 66 for selecting the field of vision is partially arranged inside the folded-back portion 60 and mounted pivotally. The mirror 66 is vertical in operating mode when the mirror 40 is in use and it is desired to receive no radiation as seen in narrow field of vision In its vertical orientation, the mirror 66 is arranged so as to reflect infrared band radiation received via the mirror 40 towards an assembly of collimating lenses 68 and from there, by through a scanning mirror 70, for example a tilting mirror, and optical detectors 72 to an assembly of infrared detectors 74 comprising

des détecteurs, un refroidisseur cryogénique et un dewar. detectors, a cryogenic cooler and a dewar.

Les éléments 68, 70, 72 et 74 peuvent être constitués dans leur ensemble par des lentilles classiques ou, en variante, The elements 68, 70, 72 and 74 can be constituted as a whole by conventional lenses or, as a variant,

par des dispositifs optiques à diffraction. by diffraction optical devices.

Le miroir 66 est agencé pour transmettre un certain rayonnement laser tel que celui de longueur d'onde 1,06 micron qui est reçu par l'intermédiaire du miroir 40 à travers la fenêtre d'entrée 64 Ce rayonnement laser heurte donc directement un détecteur laser 76 tel qu'un photodétecteur à avalanche au silicium, qui fournit en sortie un signal à un dispositif électronique à The mirror 66 is arranged to transmit a certain laser radiation such as that of wavelength 1.06 micron which is received through the mirror 40 through the entry window 64 This laser radiation therefore directly strikes a laser detector 76 such as a silicon avalanche photodetector, which outputs a signal to an electronic device

compteur de distance.distance counter.

Lorsque le miroir 66 est en orientation verticale, il atoll& zle rayonnement reçu par l'intermédiaire de la lentille 62 d'atteindre l'assemblage de lentilles collimatrices 68 Cependant, lorsque le miroir 66 est en orientation abaissée comme représenté sur la Figure 4, tout rayonnement reçu du miroir 40 n'est pas dirigé vers l'assemblage de lentilles collimatrices 68, mais en revanche un rayonnement reçu par l'intermédiaire de la lentille 62 à partir d'un champ de vision relativement large est dirigé par l'intermédiaire de l'assemblage de lentilles collimatrices 68 et de l'appareillage optique 70 When the mirror 66 is in vertical orientation, it atoll & zle radiation received via the lens 62 to reach the assembly of collimator lenses 68 However, when the mirror 66 is in lowered orientation as shown in Figure 4, all radiation received from the mirror 40 is not directed towards the assembly of collimating lenses 68, but on the other hand radiation received via the lens 62 from a relatively wide field of vision is directed through assembling collimating lenses 68 and optical equipment 70

et 72 vers l'assemblage détecteur 74. and 72 towards the detector assembly 74.

Un transmetteur laser 80 en coopération avec un conden- A laser transmitter 80 in cooperation with a conden-

sateur d'énergie laser 82 et un expanseur de faisceau et des dispositifs optiques collimateurs 84, sont aussi disposés à l'intérieur du boîtier 26 et fournissent un faisceau de sortie de télémétrie laser qui peut être dirigé sur une laser energy separator 82 and a beam expander and collimating optical devices 84, are also arranged inside the housing 26 and provide a laser telemetry output beam which can be directed on a

cible potentielle.potential target.

Le traitement de l'image, la télémétrie laser et les dispositifs électroniques d'affichage 86 peuvent aussi être logés à l'intérieur du boîtier 26 et peuvent recevoir des signaux d'entrée provenant de l'assemblage détecteur 74 et du détecteur laser 76 qui reçoit et détecte la lumière laser émise par le télémètre et réfléchie par la cible et fournit des signaux de sortie appropriés au tube à rayons cathodiques 50 ainsi qu'à un port de sortie 88 pour Image processing, laser telemetry and electronic display devices 86 can also be housed inside the housing 26 and can receive input signals from the detector assembly 74 and the laser detector 76 which receives and detects laser light emitted by the rangefinder and reflected by the target and provides appropriate output signals to the cathode ray tube 50 as well as to an output port 88 for

alimenter des circuits d'utilisation extérieurs. supply external use circuits.

Une caractéristique particulière de la présente invention consiste dans le fait que le boîtier 26 qui contient les dispositifs optiques du FLIR et les dispositifs optiques de télémétrie laser (à l'exception du miroir 40), est scellé hermétiquement pour être protégé contre tout agent contaminant ce qui permet l'utilisation du FLIR dans les conditions particulièrement sévères prévalant sur les champs de bataille. Une boussole et des détecteurs de variations angulaires sont prévus de préférence à l'intérieur du boîtier 26 et peuvent être placés au voisinage des appareils optiques 72 ou en tout autre emplacement approprié Leur rôle est de fournir une direction de référence absolue à l'équipement de télémétrie et ils peuvent aussi être couplés à des circuits électroniques 86 En variante, la boussole ainsi que les détecteurs d'orientations angulaires peuvent être montés à l'extérieur du boîtier 26 En termes généraux, l'appareil de stabilisation de la ligne de visée du type A particular feature of the present invention consists in the fact that the box 26 which contains the optical devices of the FLIR and the optical devices of laser telemetry (with the exception of the mirror 40), is hermetically sealed in order to be protected against any contaminating agent. which allows the use of FLIR in particularly severe conditions prevailing on the battlefield. A compass and angular variation detectors are preferably provided inside the housing 26 and can be placed in the vicinity of the optical devices 72 or in any other suitable location Their role is to provide an absolute reference direction to the equipment of telemetry and they can also be coupled to electronic circuits 86 As a variant, the compass as well as the angular orientation detectors can be mounted outside the housing 26 In general terms, the device for stabilizing the line of sight of the type

décrit dans le brevet U S 4 445 140 et dont la description described in patent US Pat. No. 4,445,140, the description of which

est incorporée dans le présent brevet Dar référence, ou tout autre appareil de stabilisation de ligne de visée approprié peuvent être intégrés au dispositif décrit ci-dessus. Les hommes de l'art apprécieront que la présente invention n'est pas limitée par ce qui est représenté et décrit particulièrement dans ce qui précède L'objet de la présente invention n'est en revanche défini que par les is incorporated into this Dar reference patent, or any other suitable line of sight stabilization device can be integrated into the device described above. Those skilled in the art will appreciate that the present invention is not limited by what is shown and described particularly in the foregoing The object of the present invention is however only defined by the

revendications qui suivent.claims that follow.

Claims

1 Infrared forward observation device, characterized in that it comprises: a housing (26); a reader ref (40) receiving infrared energy from a field of vision; and a receiver which receives infrared energy from the reflector and provides an indication of an infrared image of the field of view; in that the receiver is hermetically sealed inside the housing (26), and in that the reflector (40) is arranged outside the housing (26) and is mounted foldable with respect thereto, so as to take a first orientation when the apparatus is in operation and a second orientation folded and more compact than the first orientation when the apparatus

is not used.

2 Apparatus according to claim 1, characterized in that the receiver comprises an infrared detector and optical directional devices, adapted to direct the infrared energy received from the reflector (40) towards the detector. 3 Apparatus according to claim 2, characterized in that the optical steering devices comprise at least one

scanning mirror (70).

4 Apparatus according to claims 2 or 3, characterized in

what said optical steering devices include

a means of selecting the size of the field of vision.

Apparatus according to any of the claims

above, characterized in that it further comprises a laser telemetry detector which receives laser energy by

through the reflector.

6 Infrared forward observation device, charac-

terized in that it comprises: a reflector (40) receiving infrared energy from a field of vision; a receiver which receives infrared energy from the reflector (40) and which provides an indication at the output of an infrared image of the field of vision; a laser rangefinder with a detector that receives

laser energy through the reflector.

7 Apparatus according to any one of claims

previous, characterized in that it further comprises a

means of stabilization of the line of sight.

8 Apparatus according to any one of claims

previous, characterized in that it further comprises a compass.